一种双向半桥单边三电平dc-dc变换器电流有效值最小的优化控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及隔离型双向DC-DC变换器的结构和控制，尤其涉及一种双向半桥单边 三电平DC-DC变换器及电流有效值最小的优化控制。
【背景技术】
[0002] 隔离型双向DC-DC变换器是一种可以二象限运行且能够实现输入、输出侧电气隔 离的DC-DC变换器，它在电动汽车、新能源发电及智能电网等领域被广泛使用。
[0003] 隔离型双向DC-DC变换器较常用的是双向全桥两电平电路结构，其拓扑如图1所 示，它由两个对称的H桥、中频变压器和两个直流稳压电容构成。这种变换器结构简单，功 率密度大，电压变比大，能实现电气隔离且能量可双向流动。但是在这种变换器拓扑中的每 个开关管承受的电压是输入电压或者输出电压，因而这种结构不适用于像储能系统这种一 侧电压很高，而另一侧电压较低的场合。
[0004] 双向半桥单边三电平DC-DC变换器应用传统移相控制的工作波形如图3所示，其 控制原理为：对于一次侧，电路中每个桥臂内部上桥臂的两只开关管（S n，S12)同时导通， 下桥臂的两只开关管（S13, S14)与上桥臂的两只开关管（Sn，S12)互补导通；对于二次侧，上 下桥臂的开关管s 21、s22是互补导通的。Sn、S12的导通信号与S 21的导通信号之间存在移相 比，移相比对应的时间与半个周期的比值为/^。的正负决定传输功率的方向，其大小 决定传输功率的大小。移相控制简单易实现，但是它没有利用半桥单边三电平DC-DC变换 器一次侧占空比可控的特点。同时，由于移相控制时电感电流滞后于电压，这导致一个开关 周期内的输入与输出方向出现功率环流（如图3中的阴影部分）。当输入输出电压幅值不 匹配时，环流功率和电流应力会大大增加，进而增大开关器件和磁性元件的损耗，降低变换 器的效率。
【发明内容】
[0005] 鉴于现有技术的以上缺点，本发明的目的是提供一种双向半桥单边三电平DC-DC 变换器电流有效值最小为目标的优化控制方法。
[0006] -种双向半桥单边三电平DC-DC变换器电流有效值最小的优化控制方法，对于高 压侧（一次侧）为二极管箝位半桥三电平结构，低压侧（二次侧）为半桥两电平结构的双 向半桥单边三电平DC-DC变换器，通过控制高压侧桥臂中点电压占空比D 1和一、二次侧桥 臂中点电压之间的移相比^实现功率在一、二次侧双向传输同时实现电流有效值最小的 优化，优化控制方法的主要步骤如下：
[0007] a)、控制器的电压控制模块通过对负载侧电压（V2)和参考电压（V2ref)的误差进行 反馈控制，得到移相比 jcV;
[0008] b)、读入a)结果，查找表模块根据如下规则得到一次侧桥臂电压的占空比D1:
【主权项】
1. 一种双向半桥单边三电平DC-DC变换器电流有效值最小的优化控制方法，对于高压 侧为二极管箝位半桥三电平结构，低压侧为半桥两电平结构的双向半桥单边三电平DC-DC 变换器，通过控制高压侧桥臂中点电压占空比Di和一、二次侧桥臂中点电压之间的移相比 %实现功率在一、二次侧双向传输同时实现电流有效值最小的优化，控制器实现优化控制 的步骤如下： a) 、控制器的电压控制模块通过对负载侧电压（V2)和参考电压（V2Mf)的误差进行反馈 控制，得到移相比 b)、读入a)结果，查找表模块根据如下规则得到一次侧桥臂电压的占空比D1:
c) 、将步骤a)、b)得到的和0:输入开关信号产生模块，产生相应的开关信号，控制 主电路中开关器件的通断。
【专利摘要】本发明公开了一种双向半桥单边三电平DC-DC变换器及电流有效值最小的优化控制方法，通过控制高压侧桥臂中点电压占空比D1和一、二次侧桥臂中点电压之间的移相比实现功率在一、二次侧双向传输同时实现电流有效值最小的优化。本发明给出了求解使电流有效值最小的D1、的步骤，实现了全功率范围内电流有效值最小的控制，并且也实现了全负载范围内所有开关管的零电压导通，从而有效降低了变换器的通态损耗和开关损耗。
【IPC分类】H02M3-335
【公开号】CN104779802
【申请号】CN201510136476
【发明人】舒泽亮, 况祖杭, 郭潇潇, 何晓琼
【申请人】西南交通大学
【公开日】2015年7月15日
【申请日】2015年3月26日